Kiến trúc bền vững là tương lai, và khái niệm về kiến trúc năng lượng mặt trời gần đây đang trở nên phổ biến. Thiết kế áp dụng các giải pháp năng lượng mặt trời trong kiến trúc hiện đại là kết quả của sự chuyển đổi để đối mặt với khủng hoảng khí hậu toàn cầu và khí thải khí nhà kính, tạo ra những thiết kế và công trình có ý thức về môi trường hơn. Tuy nhiên, các thiết kế sử dụng tấm pin có thể ảnh hưởng đến yếu tố thẩm mỹ của công trình. Do đó, việc hiểu rõ bản chất và ứng dụng linh hoạt sẽ giúp các kiến trúc sư thiết kế một cách ấn tượng và sáng tạo hơn, làm cho các giải pháp năng lượng mặt trời trở nên hấp dẫn hơn về mặt thị giác.
Kiến trúc năng lượng mặt trời là gì?
Kiến trúc năng lượng mặt trời là một phương pháp sáng tạo trong thiết kế thân thiện với môi trường tự nhiên và tập trung vào việc tận dụng năng lượng của mặt trời để tạo ra các công trình hiệu quả năng lượng, phổ biến nhất là thông qua việc sử dụng các tấm pin mặt trời.
Kỹ thuật này tận dụng điều kiện khí hậu để đem lại những lợi ích cho con người thay vì phụ thuộc vào năng lượng nhân tạo, giảm tình trạng tốn kém và hạn chế tác động đến môi trường.
Phương pháp sáng tạo về nguồn năng lượng này có thể hoạt động chủ động hoặc bị động. Cả hai hệ thống đều chuyển đổi tia mặt trời thành điện năng trực tiếp, nhưng mỗi giải pháp sẽ có những khác biệt và có cơ chế hoạt động, cấu tạo khác nhau.
- Kiến trúc năng lượng mặt trời chủ động: Bao gồm các hệ thống sử dụng tấm pin mặt trời để thu nhiệt và chuyển hóa thành điện năng vận hành các thiết bị như máy bơm hoặc quạt… để truyền nhiệt hoặc lạnh đến các khu vực cần thiết.
- Kiến trúc năng lượng mặt trời bị động: Phụ thuộc vào thiết kế hay kiến trúc của công trình để kiểm soát khí hậu. Sử dụng các yếu tố tự nhiên như thông gió, cách nhiệt phù hợp, ánh sáng tự nhiên, v.v., để đảm bảo nhiệt độ và môi trường thuận lợi.
Tầm quan trọng của giải pháp kiến trúc năng lượng mặt trời
Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng ngành xây dựng là một trong những ngành gây ra tác động tiêu cực đến môi trường. Vì thế, sự thay đổi từ tư duy thông thường sang những mục tiêu bền vững là điều mà các chuyên gia trong ngành hướng tới. Đây chính là lúc kiến trúc năng lượng mặt trời và những giải pháp kiến trúc thân thiện khác xuất hiện.
Kiến trúc bền vững sử dụng vật liệu không chứa chất độc hại và nguồn năng lượng sạch, tạo ra môi trường sống lành mạnh cho cả con người và môi trường xung quanh. Tận dụng linh hoạt các nguồn năng lượng và vật liệu tự nhiên giúp giảm lượng tiêu thụ tài nguyên, cải thiện chất lượng không khí trong nhà và tăng cường hiệu quả của hệ thống sưởi ấm – làm mát, đồng thời giảm chi phí năng lượng.
Trong bối cảnh khủng hoảng năng lượng vào cuối năm 2021, nhiều quốc gia phải đối mặt với tình trạng thiếu nhiên liệu, gián đoạn điện và tăng giá năng lượng, cùng với nhiều vấn đề liên quan khác. Do đó, có thể khẳng định rằng kiến trúc năng lượng mặt trời là một giải pháp toàn diện và hiệu quả lâu dài.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng giải pháp năng lượng mặt trời hiện tại vẫn chưa thực sự phù hợp cho các công trình biệt thự lớn sang trọng hoặc ở những nơi không có ánh sáng mặt trời do điều kiện thời tiết. Vì thế, một biến thể của nó là kiến trúc năng lượng mặt trời hybrid (lai) được phát triển dựa trên việc sử dụng vật liệu mang lại hiệu quả tương tự trong kiến trúc, xây dựng và thiết kế các công trình hạng sang.
Thiết kế kiến trúc năng lượng mặt trời đảm bảo hiệu quả thẩm mỹ
Ngày nay, các kiến trúc sư đối mặt với một thách thức mới là thiết kế các công trình có tính thực tế, hiệu quả và hấp dẫn về mặt thị giác. Để đạt được điều này, họ cần áp dụng kỹ năng chuyên môn của mình để tính toán, tối đa hóa lượng ánh sáng, đảm bảo hệ thống phân phối năng lượng đầy đủ mà vẫn giữ được vẻ đẹp thẩm mỹ.
Dưới đây là 3 giải pháp để thiết kế kiến trúc năng lượng mặt trời một cách đẹp mắt.
- Thiết kế tấm pin mặt trời ẩn: Sử dụng phương pháp này, các tấm pin mặt trời được “ngụy trang” dựa vào các thủ thuật trong thiết kế hoặc cấu tạo. Kiến trúc của ngôi nhà được thiết kế theo kích thước và hình dạng của tấm pin mặt trời một cách phù hợp nhất để che giấu tấm pin, ví dụ như kết hợp tấm pin vào mái nhà. Một cách khác là sử dụng các tấm pin mặt trời trong suốt hoặc cửa sổ năng lượng mặt trời có khả năng hấp thụ các bước sóng ánh sáng và chuyển chúng điện năng, cung cấp cho các thiết bị điện tử. Sử dụng các bức tường bên ngoài có gắn pin để thu năng lượng mặt trời.
- Mái nhà sử dụng các tấm pin trong suốt: Đây là giải pháp hoàn hảo khi không thể tích hợp tấm pin mặt trời vào mái nhà. Bản thân các tấm pin mặt trời này có thể đóng vai trò che chắn cho chính toà nhà hoặc không gian ngoại vi.
- Thiết kế kiến trúc theo sinh khí hậu: Khái niệm này có nghĩa là thiết kế một tòa nhà sao cho hình dạng của nó thích ứng với đường đi của mặt trời, để cung cấp hướng tốt nhất, đặc biệt khi lắp đặt các tấm pin mặt trời với số lượng lớn. Dựa trên nguyên tắc này, việc bố trí các tấm pin trở nên dễ dàng, đẹp mắt hơn nhiều.
Nhờ vào các đổi mới và công nghệ , ứng dụng các giải pháp năng lượng mặt trời trong kiến trúc nhà đã trở nên phổ biến, chứng minh được lợi ích cả về mặt hiệu quả và mỹ thuật. Kiến trúc năng lượng mặt trời cũng góp phần định hình lại mục tiêu của ngành kiến trúc, xây dựng cũng như mối quan hệ của ngành nghề với môi trường để tạo ra những công trình xanh, thân thiện và ngày một ấn tượng trong tương lai.
Ảnh: D-CREA, Internet.
